论文部分内容阅读
【摘 要】本文主要针对GIS耐压试验发生故障的原因展开了探究，通过结合具体的实例分析，对故障发生的原因作了系统的论述和探讨，并阐述了分析后所得的结论，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
【关键词】GIS；耐压试验；故障原因
近段时间以来，GIS即气体绝缘金属封闭开关设备越来越广泛地应用于电力系统当中。为了确保设备能够安全可靠地运行，GIS设备重新、扩建和检修等部分必须按标准进行现场耐压试验。但是在实际的耐压试验进行中，存在着故障干扰，需要对这些故障进行分析，以保障耐压试验的准确性。
1.事故简述
GIS在某500kV升压站里的作用是双母线一台半断路器接线，事故前运行方式可参照图1。52mA额定二次电流，2400：1公备变高压侧CT变比。跳闸前，公备变接近额定容量运行。公备变正常运行中，继电保护动作，跳开断路器2，公备变失电。
图1 事故前运行方式
GIS1号母线气室及断路器1气室进行加装吸附剂改造，改造施工结束后需要进行耐压试验。根据国标GB1208—2006《电流互感器》要求，现场试验人员在耐压试验前，准备将断路器1的电流互感器二次端子短接后接地。该断路器的CT为SF6气体绝缘电流互感器，二次接线盒位于本体底部，空间位置比较狭小，为了方便短接，试验人员计划用铜丝缠绕所有接线柱，后再经短接线接地。经了解，试验人员刚刚缠绕了几个接线端子，还未加接地线，就听到断路器2分闸。
2.原因分析
就地检查，保护动作记录显示“公备变B相保护比例差动动作”。提取故障录波器和保护动作记录。运行的Ⅱ支路（断路器2）所流过电流为正常负荷电流，然而处于检修状态的Ⅰ支路（断路器1）突然出现的电流导致差流增大。并且保护动作后，Ⅰ支路仍持续地出现电流。由于正常运行的断路器2电流始终没有突变，并且与故障录波器内显示电流一致，可以判断一次系统没有故障。
结合已知的情况，检查二次回路，可以判断这是一起二次回路故障引起的保护误动作。电流互感器的接线盒内有计量用CT和保护用CT，由于计量用CT的二次端子在GIS断路器就地控制箱接地，保护用CT的二次端子引至控制室内的保护屏接地。试验人员在用铜丝缠绕端子时，将计量CT的二次端子与保护CT的二次端子短接，导致继电保护的交流回路中出现了两个接地点。引起差流的交流回路如图2。Ⅱ支路中出现的故障电流正是由于CT回路出现的两点接地所在的地电位不等。两个地电位差ΔU，在继电保护装置的电流输入回路上形成了电流，正是这个电流导致保护装置差流越限而动作。
对比差流与标准正弦波，差流频率虽然接近工频50Hz，但是波形畸变较多，差流的波形表明这电流中含有较多的谐波分量，也印证了这个电流是由感应电位差形成的本质。
图2 引起差流的交流回路
由于基于差动原理的线路、变压器、母线保护普遍采用带比率制动特性的差动保护，有较强的抗干扰能力，因此历年的全国电网继电保护运行情况分析中，在二次回路接线错误引起误动的事故中，CT二次回路极性接反、相序接错等为主要原因，CT二次回路两点接地，引起差动保护误动的事故很少。本次保护误动作的直接原因是因为电流回路中出现两个接地点，此次两点接地的原因值得我们深入探讨。
2.1 CT变比选择
本次事故中两个接地点之间的电位差并不大，形成的差动电流也仅有60mA，但是由于变压器的二次额定电Ie为54mA，导致差动电流达到1.11Ie，满足动作条件而跳闸。
可见CT变比选择的不合理，使得整定值过小，导致最终保护装置抗干扰的能力下降，是本次保护误动的重要原因之一。根据负载的额定容量选择合理的CT变比抽头，使CT处于合理的工作范围，不仅可以减少CT的误差，也可以提高感应电产生误动的门槛。
2.2安全隔绝措施
一个半断路器的接线方式，运行方式灵活，但这种接线方式导致处于检修状态的断路器的电流互感器仍然接入运行设备的继电保护装置。国家标准《电流互感器》中对于CT一次耐压试验时，二次端子有明确的短接接地要求。但是国标并没有对如何执行“短接接地”措施作细致的说明。现场试验人员正是在机械地执行“短接接地”的防护措施过程中导致了保护误动作。
实际上对于接入运行设备继电保护装置的电流互感器，耐压试验时，在进行二次端子短接接地前，首先需要将待试验的CT与继电保护装置的电流输入回路断开。因为即使二次端子短接接地，如果没有断开回路，耐压试验可能引起的故障电流仍然可以通过分流进入运行中的保护装置，无法起到防止运行设备误跳的作用。本次事故中，试验的电流互感器没有和运行的继电保护装置隔离，是误动的原因之一。
2.3保护用CT接地点选择
电流互感器的二次回路应有且只能有一个接地点，宜在配电装置处经端子接地。由几组电流互感器绕组组合且有电路直接联系的保护回路，如差动保护，电流互感器二次回路的接地点宜在控制室。
断路器1的两组CT回路接地点选择看似都合理。目前设计单位也是按照差动保护的电流回路在保护屏接地的原则设计。值得注意的是：规程中要求的接地点选择在控制室的电流互感器绕组组合要求有电气的直接联系。
对于过去常用的电磁型差动保护，往往通过二次接线回路构成合成差电流，这种情况下必须在控制室一点接地，从而保证有电路联系的各个CT仅有一个接地点。但是对于目前广泛使用的微机型继电保护，合成差流和差动计算都是通过保护装置的微机部分实现的，电流采样回路往往是独立的。对于微机继电保护，即使是差动保护，CT的接地点也应当选择在GIS就地控制柜，目前设计单位对于差动保护的电流回路设计，仍然保持着电磁型保护时代的接地点选择方式是不合理的。
3.结论
安全科学中事故链理论认为大事故极少由一个原因引起，而是在多个条件同时满足的情况下，由相关诱发因素诱发而产生的。这些同时满足的条件就像链条一样把各个环节连接在一起，任何一个条件不满足事故就不会发生。
本次保护误动事故正是遵循这样的规律。不合理的CT变比选择，加上不恰当的电流回路接地点的选择，当遇到试验人员的错误操作时，最终导致了误跳运行设备。试验人员误操作是保护误动的直接原因，是导致事故的最后一个环节。
继电保护工作人员，进行事故分析时，不能仅仅满足于分析出直接原因，阻止最后一个环节，因为阻断任何一个环节，都能避免保护的误动。深入的分析引起保护误动事故的各个环节对于避免设备的非计划停运是非常必要的。
4.结语
综上所述，为了确保GIS设备能够安全可靠地运行，GIS设备重新、扩建和检修等部分必须按标准进行现场耐压试验。而为了保障耐压试验的准确性，需要我们对试验中可能发生的故障进行排除。本文就GIS耐压试验发生故障的原因进行了探讨，相信能为GIS耐压试验的顺利进行提供一定的帮助。 [科]
【参考文献】
[1]李郑.百色电站GIS配置与耐压试验中遇到的问题处理探讨[J].云南水力发电，2007（04）.
[2]王鑫.GIS耐压试验问题探讨[J].农村电气化，2005（07）.
【关键词】GIS；耐压试验；故障原因
近段时间以来，GIS即气体绝缘金属封闭开关设备越来越广泛地应用于电力系统当中。为了确保设备能够安全可靠地运行，GIS设备重新、扩建和检修等部分必须按标准进行现场耐压试验。但是在实际的耐压试验进行中，存在着故障干扰，需要对这些故障进行分析，以保障耐压试验的准确性。
1.事故简述
GIS在某500kV升压站里的作用是双母线一台半断路器接线，事故前运行方式可参照图1。52mA额定二次电流，2400：1公备变高压侧CT变比。跳闸前，公备变接近额定容量运行。公备变正常运行中，继电保护动作，跳开断路器2，公备变失电。
图1 事故前运行方式
GIS1号母线气室及断路器1气室进行加装吸附剂改造，改造施工结束后需要进行耐压试验。根据国标GB1208—2006《电流互感器》要求，现场试验人员在耐压试验前，准备将断路器1的电流互感器二次端子短接后接地。该断路器的CT为SF6气体绝缘电流互感器，二次接线盒位于本体底部，空间位置比较狭小，为了方便短接，试验人员计划用铜丝缠绕所有接线柱，后再经短接线接地。经了解，试验人员刚刚缠绕了几个接线端子，还未加接地线，就听到断路器2分闸。
2.原因分析
就地检查，保护动作记录显示“公备变B相保护比例差动动作”。提取故障录波器和保护动作记录。运行的Ⅱ支路（断路器2）所流过电流为正常负荷电流，然而处于检修状态的Ⅰ支路（断路器1）突然出现的电流导致差流增大。并且保护动作后，Ⅰ支路仍持续地出现电流。由于正常运行的断路器2电流始终没有突变，并且与故障录波器内显示电流一致，可以判断一次系统没有故障。
结合已知的情况，检查二次回路，可以判断这是一起二次回路故障引起的保护误动作。电流互感器的接线盒内有计量用CT和保护用CT，由于计量用CT的二次端子在GIS断路器就地控制箱接地，保护用CT的二次端子引至控制室内的保护屏接地。试验人员在用铜丝缠绕端子时，将计量CT的二次端子与保护CT的二次端子短接，导致继电保护的交流回路中出现了两个接地点。引起差流的交流回路如图2。Ⅱ支路中出现的故障电流正是由于CT回路出现的两点接地所在的地电位不等。两个地电位差ΔU，在继电保护装置的电流输入回路上形成了电流，正是这个电流导致保护装置差流越限而动作。
对比差流与标准正弦波，差流频率虽然接近工频50Hz，但是波形畸变较多，差流的波形表明这电流中含有较多的谐波分量，也印证了这个电流是由感应电位差形成的本质。
图2 引起差流的交流回路
由于基于差动原理的线路、变压器、母线保护普遍采用带比率制动特性的差动保护，有较强的抗干扰能力，因此历年的全国电网继电保护运行情况分析中，在二次回路接线错误引起误动的事故中，CT二次回路极性接反、相序接错等为主要原因，CT二次回路两点接地，引起差动保护误动的事故很少。本次保护误动作的直接原因是因为电流回路中出现两个接地点，此次两点接地的原因值得我们深入探讨。
2.1 CT变比选择
本次事故中两个接地点之间的电位差并不大，形成的差动电流也仅有60mA，但是由于变压器的二次额定电Ie为54mA，导致差动电流达到1.11Ie，满足动作条件而跳闸。
可见CT变比选择的不合理，使得整定值过小，导致最终保护装置抗干扰的能力下降，是本次保护误动的重要原因之一。根据负载的额定容量选择合理的CT变比抽头，使CT处于合理的工作范围，不仅可以减少CT的误差，也可以提高感应电产生误动的门槛。
2.2安全隔绝措施
一个半断路器的接线方式，运行方式灵活，但这种接线方式导致处于检修状态的断路器的电流互感器仍然接入运行设备的继电保护装置。国家标准《电流互感器》中对于CT一次耐压试验时，二次端子有明确的短接接地要求。但是国标并没有对如何执行“短接接地”措施作细致的说明。现场试验人员正是在机械地执行“短接接地”的防护措施过程中导致了保护误动作。
实际上对于接入运行设备继电保护装置的电流互感器，耐压试验时，在进行二次端子短接接地前，首先需要将待试验的CT与继电保护装置的电流输入回路断开。因为即使二次端子短接接地，如果没有断开回路，耐压试验可能引起的故障电流仍然可以通过分流进入运行中的保护装置，无法起到防止运行设备误跳的作用。本次事故中，试验的电流互感器没有和运行的继电保护装置隔离，是误动的原因之一。
2.3保护用CT接地点选择
电流互感器的二次回路应有且只能有一个接地点，宜在配电装置处经端子接地。由几组电流互感器绕组组合且有电路直接联系的保护回路，如差动保护，电流互感器二次回路的接地点宜在控制室。
断路器1的两组CT回路接地点选择看似都合理。目前设计单位也是按照差动保护的电流回路在保护屏接地的原则设计。值得注意的是：规程中要求的接地点选择在控制室的电流互感器绕组组合要求有电气的直接联系。
对于过去常用的电磁型差动保护，往往通过二次接线回路构成合成差电流，这种情况下必须在控制室一点接地，从而保证有电路联系的各个CT仅有一个接地点。但是对于目前广泛使用的微机型继电保护，合成差流和差动计算都是通过保护装置的微机部分实现的，电流采样回路往往是独立的。对于微机继电保护，即使是差动保护，CT的接地点也应当选择在GIS就地控制柜，目前设计单位对于差动保护的电流回路设计，仍然保持着电磁型保护时代的接地点选择方式是不合理的。
3.结论
安全科学中事故链理论认为大事故极少由一个原因引起，而是在多个条件同时满足的情况下，由相关诱发因素诱发而产生的。这些同时满足的条件就像链条一样把各个环节连接在一起，任何一个条件不满足事故就不会发生。
本次保护误动事故正是遵循这样的规律。不合理的CT变比选择，加上不恰当的电流回路接地点的选择，当遇到试验人员的错误操作时，最终导致了误跳运行设备。试验人员误操作是保护误动的直接原因，是导致事故的最后一个环节。
继电保护工作人员，进行事故分析时，不能仅仅满足于分析出直接原因，阻止最后一个环节，因为阻断任何一个环节，都能避免保护的误动。深入的分析引起保护误动事故的各个环节对于避免设备的非计划停运是非常必要的。
4.结语
综上所述，为了确保GIS设备能够安全可靠地运行，GIS设备重新、扩建和检修等部分必须按标准进行现场耐压试验。而为了保障耐压试验的准确性，需要我们对试验中可能发生的故障进行排除。本文就GIS耐压试验发生故障的原因进行了探讨，相信能为GIS耐压试验的顺利进行提供一定的帮助。 [科]
【参考文献】
[1]李郑.百色电站GIS配置与耐压试验中遇到的问题处理探讨[J].云南水力发电，2007（04）.
[2]王鑫.GIS耐压试验问题探讨[J].农村电气化，2005（07）.